Les atomes et les molécules sont les constituants fondamentaux de la matière. Ils sont beaucoup trop petits pour être visibles mais ils composent toute la matière qui nous entoure. Le tableau périodique des éléments regroupe tous les atomes et certaines de leurs propriétés. L'eau, le dioxyde de carbone, le dioxygène et le dihydrogène sont identifiables grâce à des tests spécifiques.
Les atomes
L'atome est la plus petite entité de matière. Chaque atome est représenté par un symbole et une sphère de couleur.
L'historique du modèle de l'atome
La notion d'atome a été imaginée plus de 2 000 ans avant que l'étude des transformations chimiques démontre leur existence.
Atome
L'atome est le constituant fondamental de la matière, invisible à l'œil nu.
L'eau est constituée d'atomes d'hydrogène et d'oxygène.
- Jusqu'en 420 av. J.-C., les savants pensent que la matière est composée de quatre éléments fondamentaux : la terre, l'eau, l'air et le feu.
- En 420 av. J.-C., Démocrite énonce que la matière est constituée de particules infiniment petites et indivisibles appelées atomos en grec. Mais cette théorie est rejetée et le principe des quatre éléments fondamentaux traverse les siècles jusqu'au XVIIe.
- En 1803, John Dalton est le premier à reprendre la théorie de l'atome pour expliquer les transformations chimiques, notamment les proportions avec lesquelles les réactifs réagissent.
La représentation des atomes
Les atomes sont représentés par un symbole d'une ou deux lettres, ainsi que par une sphère de couleur utilisée dans les modèles moléculaires.
À chaque atome sont associés un symbole d'une ou deux lettres et une sphère de couleur avec laquelle on peut représenter cet atome dans un modèle moléculaire.
Symboles et modèles des atomes les plus courants
L'atome de carbone est modélisé par une sphère noire et est représenté par le symbole \ce{C} .
Le tableau périodique
L'ensemble des atomes est répertorié dans un tableau appelé « tableau périodique ».
Le tableau périodique des éléments regroupe tous les atomes. Chacune de ses cases correspond à un atome. On y trouve le nom et le symbole de l'atome ainsi que le numéro atomique qui le caractérise. Ainsi, à l'aide du tableau périodique, on peut retrouver le nom d'un atome à partir de son symbole ou de son numéro atomique et inversement.
Tableau périodique des éléments
À l'aide du tableau périodique, on repère que le symbole de l'azote est \ce{N} et que son numéro atomique est 7.
Les molécules
Une molécule est un groupement d'atomes liés entre eux. Chaque molécule est représentée par une formule brute et un modèle moléculaire. L'eau, le dioxyde de carbone, le dioxygène et le dihydrogène sont des molécules facilement identifiables avec des tests.
Les caractéristiques des molécules
Molécule
Une molécule est un assemblage d'atomes. Elle est invisible à l'œil nu.
L'eau est composée de molécules.
À chaque molécule correspond une formule brute, qui indique la nature et le nombre des atomes qui la composent. Elle est obtenue en écrivant les symboles des atomes (dans l'ordre alphabétique) et en indiquant leur nombre en bas à droite de leur symbole (seul le nombre 1 n'est pas écrit).
La formule brute de la molécule d'eau est \ce{H2O} , ce qui signifie que cette molécule est composée de deux atomes d'hydrogène de symbole \ce{H} , et d'un atome d'oxygène de symbole \ce{O} .
Une molécule peut être représentée par un modèle moléculaire qui est obtenu en accolant les modèles des atomes qui le composent.
Modèles de quelques molécules
Les tests d'identification des molécules courantes
L'eau peut être testée avec le sulfate de cuivre anhydre, le dioxyde de carbone avec de l'eau de chaux, le dioxygène avec une bûchette incandescente et le dihydrogène avec une allumette.
Pour tester la présence de la molécule d'eau \ce{H2O} dans un mélange, on verse celui-ci sur du sulfate de cuivre anhydre. Si le mélange contient de l'eau, le sulfate de cuivre anhydre, initialement blanc, devient bleu.
Test de l'eau
Pour tester la présence de la molécule de dioxyde de carbone \ce{CO2} dans un mélange, on réalise le test à l'eau de chaux : on introduit le gaz à identifier dans de l'eau de chaux (on dit qu'on le fait barboter), si elle se trouble c'est qu'il s'agit de dioxyde de carbone.
Test du dioxyde de carbone
Pour tester la présence de la molécule de dioxygène \ce{O2} dans un récipient, on y introduit une bûchette incandescente. Si elle s'enflamme de nouveau, c'est que le récipient contient du dioxygène.
Test du dioxygène
Pour tester la présence de la molécule de dihydrogène \ce{H2} dans un tube à essai, on approche de son embouchure une allumette. Si une détonation se produit, c'est que le tube à essai contient du dihydrogène.
Test du dihydrogène
| Espèce chimique | Test d'identification | Résultat si positif |
| Eau | Mettre en contact l'échantillon à tester avec du sulfate de cuivre anhydre. | Le sulfate de cuivre anhydre bleuit. |
| Dioxyde de carbone | Faire barboter l'échantillon de gaz à tester dans de l'eau de chaux. | L'eau de chaux devient blanchâtre. |
| Dioxygène | Approcher une bûchette incandescente de l'échantillon de gaz à tester. | La bûchette produit de nouveau une flamme. |
| Dihydrogène | Approcher une allumette de l'embouchure du tube à essais. | Une détonation se produit. |